CN108939901A - 一种烧结烟气脱硫脱硝装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烧结烟气脱硫脱硝装置和方法，烧结烟气分为需脱硝烟气和需脱硫烟气两部分；对所述需脱硝烟气和所述需脱硫烟气分别进行脱硝和脱硫处理；在对所述需脱硝烟气进行脱硝处理时，将所述需脱硝烟气和烧结矿进行热交换实现需脱硝烟气的加热提温。本发明充分利用烧结矿的余热，以烧结烟气中的脱硝烟气为换热气体来进行烧结矿冷却与脱硝烟气提温，不仅节约了大量的煤气资源，而且可以采用脱硝效率高的传统的SCR技术；需脱硝烟气和需脱硫烟气分开处理，还可以减少需要脱硫和脱硝的烟气量，进而降低脱硫、脱硝的负荷，具有节能环保的优点。

Description

一种烧结烟气脱硫脱硝装置和方法
技术领域
本发明涉及冶金工业领域，尤其是一种烧结烟气脱硫脱硝装置和方法。
背景技术
钢铁企业的最大的污染源就来自烧结工序，烧结工序产生的烧结烟气中平均SO2浓度在1000mg/Nm3以上，NOx浓度在400mg/Nm3以上。而2012年颁布的最新烧结机的烟气排放标准中，一般新建烧结机的烟气排放标准是SO2浓度在200mg/Nm3以内，NOx浓度在300mg/Nm3以内，细颗粒物浓度为30mg/Nm3以内，对于环保要求高的地区标准则变为SO2浓度在180mg/Nm3以内，NOx浓度在300mg/Nm3以内。并且，这一标准从2015年1月1日起在所有企业实施，而实际情况是除个别钢铁企业外几乎所有的企业都没有脱硝装置，仅有传统的脱硫装置。
从已有的烧结烟气同时脱硫脱硝方法来看，主要有两大类，一类是以宝钢为代表的烧结烟气先脱硫后加热，最后进行脱硝的工艺方法，此方法增加烧结矿的吨矿成本10元左右；另一类就是活性焦同时脱硫脱硝的方法，此方法已在国内的太钢、宝钢湛江等企业应用，由于活性焦的价格高，同时，活性焦脱硝效率低，此方法增加烧结矿的吨矿成本在10元以上。
总之，在目前现有烧结烟气同时脱硫脱硝的方法对企业生产成本增加较高，因此，需要重新寻找合适的烧结烟气脱硫脱硝的新方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种烧结烟气脱硫脱硝装置和方法，解决烟气脱硫脱硝过程成本高、资源消耗量大的问题。
本发明的烧结烟气脱硫脱硝方法能够低成本实现烧结烟气同时脱硫脱硝处理，保证烧结烟气排放达标，促进钢铁工业朝着绿色工业的方向发展。
具体的，本发明的烧结烟气脱硫脱硝方法，烧结烟气分为需脱硝烟气和需脱硫烟气两部分；
对需脱硝烟气和需脱硫烟气分别进行脱硝和脱硫处理；
在对需脱硝烟气进行脱硝处理时，将需脱硝烟气和烧结矿进行热交换实现需脱硝烟气的加热提温。
进一步地，热交换在竖式冷却器内进行，烧结机生产的高温烧结矿从竖式冷却器进料口进入竖式冷却器内，在竖式冷却器内实现需脱硝烟气与高温烧结矿的热交换。
进一步地，在对需脱硝烟气进行脱硝处理时，将加热提温后的需脱硝烟气与氨气混合，混合后进行脱硝反应，得到脱硝后的脱硝烟气。
进一步地，当脱硝烟气和烧结矿进行热交换对需脱硝烟气进行加热提温后的温度没有达到脱硝过程对温度的要求时，在与氨气混合前对需脱硝烟气进行二次加热提温。
进一步地，脱硝反应后，还包括，对脱硝后的脱硝烟气进行余热回收；
余热回收后，脱硝烟气与液氨进行热交换，使得液氨蒸发，用于生成与需脱硝烟气混合的氨气。
进一步地，液氨蒸发后、生成与需脱硝烟气混合的氨气前还包括对氨气进行稀释处理。
进一步地，脱硝烟气和烧结矿进行热交换后，二次加热提温之前对需脱硝烟气进行除尘处理。
进一步地，脱硫过程包括脱硫烟气通过第一除尘器除尘后，经过第一引风机进入脱硫系统内进行脱硫。
另外，本发明的烧结烟气脱硫脱硝装置，包括烧结机、第一除尘器、第一引风机、脱硫系统、第二引风机、竖式冷却器、第二除尘器、加热器、脱硝塔、余热锅炉、第三引风机、第三除尘器、液氨蒸发器、液氨供应系统、氨气稀释系统；
烧结机上有脱硫烟气出口、脱硝烟气出口和烧结矿出口；
脱硫烟气出口与第一除尘器的气体入口相连，第一除尘器的气体出口与第一引风机相连，第一引风机的出气口连接至脱硫系统；
脱硝烟气出口通过第二引风机连接至竖式冷却器的竖式冷却器进气口，竖式冷却器进料口与烧结机的烧结矿出口相连，竖式冷却器出料口用于将固体物料排出，竖式冷却器出气口与第二除尘器的气体入口相连，第二除尘器的气体出口与加热器的进气口相连，加热器的出气口通过管线连接至脱硝塔，脱硝塔出气口连接至余热锅炉，余热锅炉经第三引风机连接至第三除尘器的进气口，第三除尘器的出气口连接至液氨蒸发器；液氨蒸发器包括气体进口、液氨进口、烟气排出口和氨气出口；第三除尘器的出气口与液氨蒸发器的气体进口相连，液氨蒸发器的液氨进口与液氨供应系统相连；氨气稀释系统一端连接至液氨蒸发器的氨气出口，另一端连接至加热器和脱硝塔之间的管线上。
进一步地，烧结机将风箱排出的烟气分为需脱硫烟气和需脱硝烟气两部分，需脱硫烟气和需脱硝烟气分别由脱硫烟气出口和脱硝烟气出口从烧结机排出。烧结机内部有用于运送烧结气体的烧结管，烧结结束之后，烧结烟气通过烧结管连通至总输气烟道，总输气烟道内通过设置隔板或者分离阀等类似物，将需脱硝烟气和需脱硫烟气分离，使得需脱硝烟气和需脱硫烟气不能混合，需脱硝烟气和需脱硫烟气分别通向不同的烟道进行后续处理。靠近烧结机头(烧结机加料端)的前部分烟气为需脱硝烟气，靠近机尾(烧结机出料端)的后部分烟气为脱硫烟气。
本发明充分利用烧结矿的余热，以烧结烟气中的脱硝烟气为换热气体来进行烧结矿冷却与脱硝烟气提温，不仅节约了大量的煤气资源，而且可以采用脱硝效率高的传统的SCR技术；其次，需脱硝烟气和需脱硫烟气分开处理，可以减少需要脱硫和脱硝的烟气量，进而降低脱硫、脱硝的负荷，具有节能环保的优点。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明的烧结烟气脱硫脱硝装置流程图；
图中：1-烧结机、2-脱硫烟气出口、3-第一除尘器、4-第一引风机、5-脱硫系统、6-脱硝烟气出口、7-第二引风机、8-竖式冷却器进气口、9-竖式冷却器、10-竖式冷却器出气口、11-竖式冷却器进料口、12-竖式冷却器出料口、13-第二除尘器、14-加热器、15-脱硝塔、16-余热锅炉、17-第三引风机、18-第三除尘器、19-液氨蒸发器、20-烟气排出口、21-液氨供应系统、22-氨气稀释系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种烧结烟气脱硫脱硝装置，该装置包括：烧结机1、第一除尘器3、第一引风机4、脱硫系统5、第二引风机7、竖式冷却器9、第二除尘器13、加热器14、脱硝塔15、余热锅炉16、第三引风机17、第三除尘器18、液氨蒸发器19、液氨供应系统21、氨气稀释系统22。
烧结机1上有脱硫烟气出口2、脱硝烟气出口6和烧结矿出口。
脱硫烟气出口2通过脱硫烟道与第一除尘器3的气体入口相连，第一除尘器3的气体出口与第一引风机4相连，第一引风机4的出气口连接至脱硫系统5。
脱硝烟气出口6与脱硝通道相连，通过第二引风机7连接至竖式冷却器9的竖式冷却器进气口8，竖式冷却器进料口11与烧结机1的烧结矿出口相连，竖式冷却器出料口12用于将固体物料排出，竖式冷却器出气口10与第二除尘器13的气体入口相连，第二除尘器13的气体出口与加热器14的进气口相连，加热器14的出气口通过管线连接至脱硝塔15，脱硝塔15出气口连接至余热锅炉16，余热锅炉16经第三引风机17连接至第三除尘器18的进气口，第三除尘器18的出气口连接至液氨蒸发器19；液氨蒸发器19包括气体进口、液氨进口、烟气排出口20和氨气出口；第三除尘器18的出气口与液氨蒸发器19的气体进口相连，液氨蒸发器19的液氨进口与液氨供应系统21相连，由液氨供应系统21进行液氨供应；氨气稀释系统22一端连接至液氨蒸发器19的氨气出口，另一端连接至加热器14和脱硝塔15之间的管线上。脱硝塔15内放置有催化剂，用于催化脱硝反应的进行。
烧结机1内部包含不少于两个风箱，在风箱内部进行烧结，烧结过程中，沿烧结机1的轴向方向，烟气中需要处理的有害气体成分不同，前1/3～3/4烟气中有害气体成分主要为氮的氧化物，即NOx，平均NOx浓度大于100mg/Nm3，平均SO2浓度在200mg/Nm3以内，为需脱硝烟气；剩余的1/4～2/3烟气中有害气体成分主要为SO2，平均SO2浓度大于100mg/Nm3，平均NOx浓度在300mg/Nm3以内。烧结机1内部有用于运送烧结气体的烧结管，烧结结束之后，烧结烟气通过烧结管连通至总输气烟道，总输气烟道内通过设置隔板或者分离阀等类似物，将需脱硝烟气和需脱硫烟气分离，使得需脱硝烟气和需脱硫烟气不能混合，需脱硝烟气和需脱硫烟气分别通过脱硝烟气出口6和脱硫烟气出口2进入后续烟道进行后续处理。
本发明的烧结烟气脱硫脱硝方法具体包括以下过程：
烧结机1的烧结烟气分为需脱硝烟气和需脱硫烟气两部分，通过脱硝烟道和脱硫烟道分别进行脱硝过程和脱硫过程。其中，需脱硝烟气，占总烧结烟气烟气量的1/3～3/4，平均温度<150℃，平均NOx浓度不小于100mg/Nm3，平均SO2浓度在200mg/Nm3以内；需脱硫烟气占总烧结烟气烟气量的1/4～2/3，平均温度>100℃，平均SO2浓度不小于100mg/Nm3，平均NOx浓度在300mg/Nm3以内。
脱硝过程：需脱硝烟气通过脱硝烟道由第二引风机7经竖式冷却器进气口8进入竖式冷却器9内部，同时烧结机1生产的高温烧结矿从竖式冷却器进料口11进入竖式冷却器9内，高温烧结矿平均温度在550℃-1100℃之间，在竖式冷却器9内需脱硝烟气与高温烧结矿进行换热，换热后的烧结矿从竖式冷却器出料口9排出，排出的温度<200℃，换热后需脱硝烟气的温度>200℃；换热后的需脱硝烟气先经过第二除尘器13除尘，如果需脱硝烟气的温度没有达到脱硝过程对温度的要求，则需要加热器14进行二次加热提温，脱硝过程可以使用多种不同的催化剂，根据催化剂的不同，一般脱销过程要求需脱硝烟气的温度在200-400℃范围内，加热器14可将需脱硝烟气的温度提高0-200℃，需脱硝烟气提温后在加热器14和脱硝塔15之间的管线内与氨气混合，混合后进入脱硝塔15进行脱硝反应，在脱硝塔15内，催化剂的作用下发生的脱硝反应为：
NOx+NH3+O2→N2+H2O，
催化剂一般为含V2O5，WO3、MoO3等成分的TiO2基催化剂。
需脱硝烟气脱硝后即为脱硝烟气，其NOx浓度在300mg/Nm3以内，烟气温度>200℃；脱硝烟气进入余热锅炉16进行余热回收，余热回收后脱硝烟气的温度<200℃；然后脱硝烟气再经过第三引风机17、第三除尘器18后进入液氨发生器19，与液氨进行热交换，使得液氨蒸发，蒸发后的液氨进入氨气稀释系统22进行稀释，换热后的脱硝烟气由烟气排出口20排出，排出的温度<150℃；经氨气稀释系统22稀释后的氨气进入加热器14和脱硝塔15之间的管线，与来自加热器14的需脱硝烟气进行混合均匀，进入脱硝塔15进行后续脱硝反应。氨气稀释是为了提高低浓度氨气气体的体积量与压力，提高氨气与烟气的接触面积，提高脱硝效率。
脱硫过程：需脱硫烟气通过脱硫烟道进入第一除尘器3，通过第一除尘器3除尘后，经过第一引风机4进入脱硫系统5内进行脱硫，脱硫后排出。
经分别脱硫脱硝后烟气中平均SO2浓度在200mg/Nm3以内，NOx浓度在300mg/Nm3以内，含尘量<30mg/Nm3，均能达到排放标准。
实施例1
某450㎡的烧结机1，烧结矿产量为520t/h，总烧结烟气烟气量为110×104Nm3/h，其中，需脱硝烟气烟气量66×104Nm3/h，烟气污染物含量为：SO2浓度<120mg/Nm3，NOx浓度510mg/Nm3，烟气温度80℃；需脱硫烟气烟气量44×104Nm3/h，烟气污染物含量为：SO2浓度950mg/Nm3，NOx浓度<120mg/Nm3，烟气温度>220℃。
根据图1，需脱硝烟气经过第二引风机7后进入竖式冷却器9进行换热，竖式冷却器9内为从烧结机1排出的高温烧结矿，竖式冷却器9每小时可冷却烧结矿量520t，高温烧结矿平均温度为730℃，换热后的需脱硝烟气温度从80℃提升到323℃，换热后的烧结矿从竖式冷却器出料口9排出，排出的烧结矿温度为150℃；然后需脱硝烟气先经过第二除尘器13除尘；脱硝采用含V2O5的TiO2基脱硝催化剂，催化剂的使用温度要求在320℃，由于需脱硝烟气温度达到了脱硝塔15脱硝的要求，因此，需脱硝烟气不需要加热器14进行二次加热，直接进入脱硝塔15进行脱硝反应，脱硝后的需脱硝烟气即为脱硝烟气，其中NOx浓度<100mg/Nm3，脱硝烟气温度>300℃，然后脱硝烟气进入余热锅炉16进行余热回收，从余热锅炉16排出的脱硝烟气温度在60℃～150℃之间，换热完成的脱硝烟气再经过第三引风机17、第三除尘器18，从第三除尘器18排出的脱硝烟气的含尘量<30mg/Nm3；然后脱硝烟气进入液氨发生器19与液氨换热，使得液氨蒸发，脱硝烟气由烟气排出口20排出；需脱硫烟气则通过第一除尘器3除尘后，经过第一引风机4进入已有的脱硫系统5内进行脱硫，此处脱硫系统5为石灰石膏脱硫系统，脱硫后排出。
实施例2
某150㎡的烧结机1，烧结矿产量为225t/h，总烟气量为60×104Nm3/h，其中，需脱硝烟气烟气量35×104Nm3/h，烟气污染物含量为：SO2浓度<120mg/Nm3，NOx浓度510mg/Nm3，烟气温度80℃；需脱硫烟气烟气量25×104Nm3/h，烟气污染物含量为：SO2浓度950mg/Nm3，NOx浓度<120mg/Nm3，烟气温度>220℃。
根据图1，需脱硝烟气经过第二引风机7后进入竖式冷却器9进行换热，竖式冷却器9内为从烧结机排出的烧结矿，竖式冷却器9小时每小时可冷却烧结矿225t，烧结矿平均温度为690℃，换热后的需脱硝烟气温度从80℃提升到280℃，换热后的烧结矿从竖式冷却器出料口9排出，排出的烧结矿温度为132℃；然后需脱硝烟气先经过第二除尘器13除尘；脱硝采用含WO3的TiO2基脱硝催化剂，催化剂的使用温度要求在320℃，由于需脱硝烟气温度没有达到了脱硝塔15脱硝的要求，因此需要加热器14对需脱硝烟气进行二次加热，加热器14采用高炉煤气为燃气，加热后脱硝烟气温度达到310℃；加热后的脱硝烟气进入脱硝塔15进行脱硝反应，脱硝后的烟气即为脱硝烟气，其NOx浓度<100mg/Nm3，脱硝反应后脱硝烟气温度>290℃，然后进入余热锅炉16进行余热回收，从余热锅炉16排出的烟气温度在60℃～150℃之间，换完热的脱硝烟气再经过第三引风机17、第三除尘器18，从第三除尘器18排出的脱硝烟气的含尘量<30mg/Nm3；然后脱硝烟气进入液氨发生器19与液氨进行换热，使得液氨蒸发，最后脱硝烟气由烟气排出口20排出；需脱硫烟气则通过第一除尘器3除尘后，经过第一引风机4进入石灰石膏脱硫系统5内进行脱硫，脱硫后排出。
综上所述，本发明提供了一种烧结烟气脱硫脱硝装置和方法，充分利用烧结矿的余热，以烧结烟气中的脱硝烟气为换热气体来进行烧结矿冷却与脱硝烟气提温，不仅节约了大量的煤气资源，而且可以采用脱硝效率高的传统的SCR技术；其次，需脱硝烟气和需脱硫烟气分开处理，可以减少需要脱硫和脱硝的烟气量，进而降低脱硫、脱硝的负荷，具有节能环保的优点。
尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，烧结烟气分为需脱硝烟气和需脱硫烟气两部分；
对所述需脱硝烟气和所述需脱硫烟气分别进行脱硝和脱硫处理；
在对所述需脱硝烟气进行脱硝处理时，将所述需脱硝烟气和烧结矿进行热交换实现需脱硝烟气的加热提温。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述热交换在竖式冷却器(9)内进行，烧结机生产的高温烧结矿从竖式冷却器进料口(11)进入竖式冷却器(9)内，在竖式冷却器(9)内实现需脱硝烟气与高温烧结矿的热交换。
3.根据权利要求1或2所述的烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，在对所述需脱硝烟气进行脱硝处理时，将加热提温后的需脱硝烟气与氨气混合，混合后进行脱硝反应，得到脱硝后的脱硝烟气。
4.根据权利要求3所述的烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，当所述脱硝烟气和烧结矿进行热交换对需脱硝烟气进行加热提温后的温度没有达到脱硝过程对温度的要求时，在与氨气混合前对需脱硝烟气进行二次加热提温。
5.根据权利要求3所述的烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，
所述脱硝反应后，还包括，对脱硝后的脱硝烟气进行余热回收；
余热回收后，脱硝烟气与液氨进行热交换，使得液氨蒸发，用于生成与需脱硝烟气混合的氨气。
6.根据权利要求5所述的烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，液氨蒸发后、生成与需脱硝烟气混合的氨气前还包括对氨气进行稀释处理。
7.根据权利要求4-6任一所述的烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述脱硝烟气和烧结矿进行热交换后，二次加热提温之前对需脱硝烟气进行除尘处理。
8.根据权利要求5或6所述的烧结烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述脱硫过程包括脱硫烟气通过第一除尘器(3)除尘后，经过第一引风机(4)进入脱硫系统(5)内进行脱硫。
9.一种烧结烟气脱硫脱硝装置，其特征在于，包括烧结机(1)、第一除尘器(3)、第一引风机(4)、脱硫系统(5)、第二引风机(7)、竖式冷却器(9)、第二除尘器(13)、加热器(14)、脱硝塔(15)、余热锅炉(16)、第三引风机(17)、第三除尘器(18)、液氨蒸发器(19)、液氨供应系统(21)、氨气稀释系统(22)；
烧结机(1)上有脱硫烟气出口(2)、脱硝烟气出口(6)和烧结矿出口；
脱硫烟气出口(2)与第一除尘器(3)的气体入口相连，第一除尘器(3)的气体出口与第一引风机(4)相连，第一引风机(4)的出气口连接至脱硫系统(5)；
脱硝烟气出口(6)通过第二引风机(7)连接至竖式冷却器(9)的竖式冷却器进气口(8)，竖式冷却器进料口(11)与烧结机(1)的烧结矿出口相连，竖式冷却器出料口(12)用于将固体物料排出，竖式冷却器出气口(10)与第二除尘器(13)的气体入口相连，第二除尘器(13)的气体出口与加热器(14)的进气口相连，加热器(14)的出气口通过管线连接至脱硝塔(15)，脱硝塔(15)出气口连接至余热锅炉(16)，余热锅炉(16)经第三引风机(17)连接至第三除尘器(18)的进气口，第三除尘器(18)的出气口连接至液氨蒸发器(19)；液氨蒸发器(19)包括气体进口、液氨进口、烟气排出口和氨气出口；第三除尘器(18)的出气口与液氨蒸发器(19)的气体进口相连，液氨蒸发器(19)的液氨进口与液氨供应系统(21)相连；氨气稀释系统(22)一端连接至液氨蒸发器(19)的氨气出口，另一端连接至加热器(14)和脱硝塔(15)之间的管线上。
10.根据权利要求9所述的烧结烟气脱硫脱硝装置，其特征在于，所述烧结机(1)将风箱排出的烟气分为需脱硫烟气和需脱硝烟气两部分，需脱硫烟气和需脱硝烟气分别由脱硫烟气出口(2)和脱硝烟气出口(6)从烧结机(1)排出。
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